Использование экспертных систем при разработке адаптивного интерфейса для интегрированных систем

имитационного моделирования

Д.О. Гринько,
аспир., denis_grinko@mail.ru,

РУДН, г. Москва,

В.О. Чинакал,

вед. н. с., к.т.н., доц., chinakal@ipu.ru

ИПУ РАН, г. Москва

Рассмотрены возможности использования методов искусственного интеллекта для организации коллективного взаимодействия при проектировании при различном уровне подготовки каждого участника команды. Даются основные принципы по способу формирования запросов к системе и генерации альтернатив. Описано применение в проектировании объяснительной компоненты, компоненты формирования новых знаний, базы знаний и решателя.

The article describes how you can use artificial intelligence methods for the organization of collective interaction in designing, when each team member has different level of process knowledge. Basic principles of the methods of formation of queries to the system and the generation of alternatives are provided. It is said how explanatory components, components of forming new knowledge, data base and solver can be used in designing process.

Введение

Использование экспертных систем и интеллектуальных методов на любой стадии проекта ощутимо повышает качество проектирования, снижает срок исполнения и позволяет избежать лишних ошибок. Возможность обращения к базе знаний, собранной по другим проектам, позволяет рассматривать большее число альтернативных вариантов проектирования и разработки системы. В работе рассматривается идея использования искусственного интеллекта в создании адаптивного интерфейса для интегрированной системы коллективного пользования (ИСИМ КП). Среди проблем, возникающих в процессе проектирования, были выделены следующие:

· Разграничение полномочий пользователей по работе с ИСИМ КП, как в части получаемых, так и в части доступных для ввода данных.

· Поддержание возможности описания наиболее широкого круга задач.

· Формализация запросов согласно с уровнем подготовки пользователя.

· Совместная работа комплекса программ с возможностью обмена данными в реальном времени.

· Построение и определение сценариев проведения диалогов с пользователями.

Передача данных будет осуществлена на основе web-интерфейса с использованием файлов унифицированного формата для экспорта и импорта информации. При необходимости взаимодействия в реальном времени, файлы могут включать в себя не только окончательный результат работы приложения, но и любые изменения параметров. Разграничение полномочий, кроме расширения доступа к просмотру и введению данных пользователем, обеспечивает возможность реализовать различную глубину технической базы в объяснительной компоненте, адаптировать интерфейс для пользователей любого уровня подготовки [1].

1. Описание интерфейса

Для описания интерфейса необходимо (Рис.1):

· Определить последовательность действий алгоритма;

· Определить разграничение полномочий между пользователями в зависимости от навыков работы с программой;

· Описать объекты, с которыми будет работать интерфейс;

рис. 1. Общая блок схема решения

При задании модели имеющейся задачи предлагается использовать блочную структуру представления данных с использование вложенности. Это даёт возможность заниматься проектированием параллельно, описывать небольшие части всей системы, а уже после этого конкатенировать получившийся результат в один общий блок (Рис. 2). При этом для описания каждого блока могут использоваться:

· Формульное представление

· Графическое представление

· Представление в виде n-мерной матрицы

· Имеющийся в личной или общей (в зависимости от полномочий) библиотеке блок

· Композиция перечисленных элементов

рис. 2 Использование вложенности блочной структуры

С помощью этих представлений может быть описана практически любая задача, рассматриваемая в проектировании.

2. Разграничение прав пользователей

Все описанные выше действия разграничены на уровни доступа с привязкой к пользователю. Со своими блоками можно проводить все операции, а для доступа к библиотечным блокам нужны особые права (см. табл. 1).

Таблица 1

Разграничение прав доступа пользователей

Работа с личной библиотекой
Операция с блоком	Выбор	Создание	Изменение	Удаление
Начальный уровень	●	●	●	●
Пользователь	●	●	●	●
Продвинутый пользователь	●	●	●	●
Высокий уровень	●	●	●	●
Эксперт	●	●	●	●
Работа с общей библиотекой
Операция с блоком	Выбор	Добавление	Изменение	Удаление
Начальный уровень	●
Пользователь	●
Продвинутый пользователь	●	●
Высокий уровень	●	●	●
Эксперт	●	●	●	●

Соответственно, после введения нового блока в ИСИМ КП он, при необходимости, может быть записан в общую базу данных. В дальнейшем, в случае, если необходимый в очередной задаче блок может быть получен путем конкатенации уже имеющихся блоков, он будет предложен пользователю в качестве варианта описания рассматриваемой задачи. Кроме самого блока, добавленного в ходе работы в библиотеку, экспертная система (ЭС) также будет рассматривать возможность получения необходимых блоков на основе продукционных правил. Подобная система обеспечит проектировщиков набором альтернативных вариантов для решения поставленной задачи, а значит, позволит принимать наиболее взвешенные и продуманные решения.

рис. 3 Проведение уточняющего диалога

Требуется разработка импорта данных в ЭС из других систем, описывающих перечень доступных операций с обрабатываемыми переменными и возможные преобразования каждого программного обеспечения. Это, совместно с набором блоков и продукционных правил, позволит определить, достаточно ли введено данных для решения поставленной задачи. В случае если данных для получения необходимого результата недостаточно, ЭС на основе диалоговой компоненты сможет запросить у пользователя уточнения вопроса и сгенерировать доступные варианты пополнения данных, при которых система сможет дать ответ (рис. 3).

3. Использование общей библиотеки с данными

Многопользовательский доступ к ИСИМ обеспечивает возможность коллективного формирования удаленной базы данных. После окончания очередного проектирования по желанию в общую базу данных могут быть занесены все использованные в проектировании блоки описания задач. Кроме самих блоков в базу данных также потребуется ввести хотя бы минимальную документацию по каждому блоку (назначение, входные и выходные данные, используемые переменные, по возможности примеры). Это позволит оперативно выбирать существующие блоки и не повторять уже сделанную работу. Кроме пополнения базы данных экспертами может быть дополнена база знаний, на основе которой могут быть сформированы новые блоки из уже существующих.

Для введения информации в базу знаний экспертам потребуется отдельный интерфейс для работы, позволяющий исключить необходимость участия в процессе программиста. В этот же интерфейс должна быть включена возможность для экспертов формировать альтернативные сценарии проведения диалогов с пользователями для работы с отдельными компонентами ИСИМ и для работы с блоками описания задач.

рис. 4 Использование элементов ЭС в ИСИМ КП

Таким образом, к каждому объекту ИСИМ КП можно будет присвоить сценарий проведения уточняющего или разъясняющего диалога, что даст возможность пользователям с невысоким уровнем знаний работать с системой без непреодолимых преград (рис. 4).

Заключение

Использование возможностей ЭС на любой стадии проектирования (и эксплуатации) информационной системы обеспечивает как простых пользователей, так и разработчиков расширенным инструментальным набором, позволяет работать со сложно-структурированными задачами фрагментарно, удаленно друг от друга. ИСИМ КП обеспечивает пользователей возможностью заниматься своими обязанностями автономно и на том уровне, который необходим пользователю.

Литература

1. Основы построения интеллектуальных систем: учебное пособие: Рыбина Г.В. - М.: ИНФРА-М, 2010. - 432 с.